摘要
回用水的使用可以大大缓解水资源短缺的问题，然而常规的消毒技术会产生较多的消毒副产物，并且对耐消毒剂病原微生物的灭活效果较差。因此，急需一种能高效灭活病原微生物并且生成较少有毒有害副产物的消毒技术。基于过硫酸盐的高级氧化技术因其高效、环保、消毒副产物生成少的特性成为目前的研究热点。本试验针对活化过硫酸盐灭活指示微生物的特性与机理进行研究，主要结论为:(1)选用FeSO4活化过硫酸盐(PDS)，以指示微生物大肠杆菌(革兰氏阴性菌)和粪肠球菌(革兰氏阳性菌)为研究对象，综合比较Fe2+/PDS和Fe2+/H2O2两种技术的灭菌特性。结果表明，Fe2+/氧化剂摩尔比为2∶5且pH=7的条件下，180min内Fe2+/PDS技术分别灭活6log大肠杆菌和2.71log粪肠球菌，Fe2+/H2O2技术分别灭活0.98log大肠杆菌和0.51log粪肠球菌。由此可得，革兰氏阴性菌相对于革兰氏阳性菌更易被灭活。 (2)当Fe2+和氧化剂均为0.5mM且pH=7时，Fe2+/PDS和Fe2+/H2O2技术分别灭活6log(10 min)和3.37log(180 min)大肠杆菌，且两种技术180min内分别灭活4.2log和0.84log粪肠球菌。由此可得，与Fe2+/H2O2技术相比，Fe2+/PDS技术对指示微生物具有更优的消毒效果。 (3)通过添加Na2S2O.·5H2O和NaHSO3中等强度还原剂和柠檬酸有机螯合剂来控制体系中有效Fe2+含量，进而促进Fe2+/PDS技术灭活大肠杆菌。结果表明，当Fe2+/PDS/还原剂摩尔比为1∶5∶1，且中性条件下，120min灭活6log大肠杆菌，是对照组Fe2+/PDS体系灭活效果(3.76 log)的1.6倍;相同条件下加入有机螯合剂后仅仅灭活0.08log大肠杆菌。由此可得，中等强度还原剂对Fe2+/PDS技术灭活大肠杆菌具有强化作用，有机螯合剂完全抑制Fe2+/PDS的灭菌能力。 (4)选用低价高效的菱铁矿活化PDS，以代表性更强的粪肠球菌为指示菌研究菱铁矿/PDS技术的灭活特性。结果表明，该技术在pH为3时对粪肠球菌的灭活效果较好;灭菌效果随菱铁矿投加量、PDS浓度、温度的增加而增加，灭活速率对初始细菌浓度不敏感，无机离子和天然有机物(NOM)对该技术的灭活效果有抑制作用，抑制强度依次是NOM＞HCO3-＞NO3-;菱铁矿经过四次循环使用后，粪肠球菌灭活率从3.07log降至1.98log，清洗后第五次试验灭活2.38log粪肠球菌。 (5)通过自由基淬灭和测定胞外蛋白质、DNA两种方法研究活化过硫酸盐灭活指示微生物的机理。结果表明，SO4·-在Fe2+/PDS技术中起主要的灭菌作用，且自由基贡献率依次为SO4·-＞O2·-＞HO·;在Fe2+/H2O2技术中，HO·和O2·-均对细菌的灭活起重要作用;HO·是菱铁矿/PDS技术灭菌过程中的主要氧化物质。另外，细菌失活后细胞外蛋白质和DNA水平先升高再降低，说明高反应活性氧可以破坏细菌的细胞壁，释放细胞内有机化合物，导致细菌失活，后期的降低趋势说明高反应活性氧物质可能降解甚至矿化了胞外有机物质。
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